水污染控制设计.docx

摘 要
我国水体污染主要来自两方面，一是工业发展超标排放工业废水，二是城市化中由于城市污水排放和集中处理设施严重缺乏，大量生活污水未经处理直接进入水体造成环境污染。工业废水近年来经过治理虽有所减少，但城市生活污水有增无减，占水质污染的51%以上。
我国水体污染主要来自两方面，一是工业发展超标排放工业废水，二是城市化中由于城市污水排放和集中处理设施严重缺乏，大量生活污水未经处理直接进入水体造成环境污染。工业废水近年来经过治理虽有所减少，但城市生活污水有增无减，占水质污染的51%以上。
本设计要求处理水量为100000m3/d的城市生活污水，设计方案针对已运行稳定有效的A2/ O活性污泥法工艺处理城市生活污水。A2O工艺由于不同环境条件，不同功能的微生物群落的有机配合，加之厌氧、缺氧条件下，部分不可生物降解的有机物（CODNB）能被开环或断链，使得N、P、有机碳被同时去除，并提高对CODNB的去除效果。它可以同时完成有机物的去除，硝化脱氮、磷的过量摄取而被去除等功能，脱氮的前提是NH3－－N应完全硝化，好氧池能完成这一功能，缺氧池则完成脱氮功能。厌氧池和好氧池联合完成除磷功能。
关键词：城市生活污水，活性污泥，A2/ O
第一章 设计概述
1 设计任务
本次课程设计的主要任务是完成某城市污水厂的A2/O工艺设计处理生活污水，处理水量为100000m3/d。
本项目设计进出水水质根据生活污水来源和《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002》标准列出，采用基本控制一级标准，如表1.1：
表1.1 设计进出水水质
主要污染物
原水水质（mg·L-1）
排放标准（mg·L-1）
去除率(％)
CODCr
420
≤40
90%以上
BOD5
240
≤20
91%以上
SS
230
≤10
95%以上
磷酸盐
5
≤0.5
以上
工程设计内容包括：
1) 细化工艺流程
2) 选定参数
3) 计算（构筑物尺寸、管道、阀门、泵、填料、控制及监测设备、土建要求）
4) 绘制符合规范的工程图
5) 编制设计说明书
2 设计原则
1) 严格执行国家有关环境保护的各项法规。
2) 采用先进、成熟、合理、可靠、节能的工艺，确保处理量及水质排放达到标准。
3) 流程布局合理，整体感强，外观装饰美观大方，环境绿化优美。
4) 在上述前提下，做到投资少，运行费用低的效果
3 设计依据
1) 《中华人民共和国环境保护法》；
2) 《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002》标准
3) 《中华人民共和国污水综合排放标准》（GB8978－1996）；
4) 《室外排水设计规范》（GBJ14－87）；
5) 《总图制图标准》（GB/T50103－2001）；
6) 《建筑制图标准》（GB/T50104－2001）；
7) 《建筑结构制图标准》（GB/T50105－2001）；
8) 《给水排水制图标准》（GB/T50106－2001）。
第二章 工艺流程及说明
1 工艺方案分析
本项目污水处理的特点为：
1) 污水以有机污染为主，BOD/COD =0.5,可生化性较好，重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标；
2) 污水中主要污染物指标BOD、COD、SS值比国内一般城市污水高70﹪左右；
针对以上特点，以及出水要求，现有城市污水处理技术的特点，以采用生化处理最为经济。由于将来可能要求出水回用，处理工艺尚应硝化，考虑到NH3-N浓度较低，不必完全脱氮。根据国内外已运行的大、中型污水处理厂的调查，要达到确定的治理目标，可采用A2/O活性污泥法。
A2/O工艺特点:
1) 厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。
2) 在同时脱氮除磷的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺。
3) 在厌氧—缺氧—好氧交替运行条件下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般少于100，污泥沉降性好。
4) 污泥中磷含量高，一般在2.5%以上。
5) 该工艺脱氮效果受混合液回流比大小的影响，除磷效果则受回流污泥中携带DO和硝酸态氧的影响，因而脱氮效果不可能很高。
2 工艺流程
具体流程如下图2.1:

图2.1 工艺流程图
3 流程各结构介绍
3.1 格栅
因为排入污水处理厂的污水中含有一定量较大的悬浮物或漂浮物，所以在处理系统之前设置格栅，以截留这些较大的悬浮物或漂浮物，防止堵塞后续处理系统的管理、孔口和损坏辅助设施。格栅可以根据格栅条的净间隙不同而分为粗格栅、中格栅以及细格栅，分别用于截留不同粒径的杂物而设计，也可以根据栅渣量的大小二选择不同的清渣方式，可采用人工清渣或机械清渣。
本设计采用粗格栅和细隔栅进行隔渣，分别设置在污水泵房前后,以去除不同大小的废渣,由于栅渣量较大，采用机械清渣方式。
3.2 沉砂池
沉沙池的功能是去除相对密度较大的无机颗粒（如泥沙、煤渣等，他们的相对密度约为2.65）沉沙池一般设置于泵站、倒虹管前，以便减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损；也可以设置于沉淀池前，以减轻沉淀池负荷及消除颗粒对污泥厌氧消化处理的影响。常用的沉沙池有平流沉沙池、曝气沉沙池等。
由于本设计的处理量不大，并且污水经过粗格栅除渣，对泵站影响不大，为了便于清砂，沉沙池设于泵站后。本设计沉砂池采用了旋流式沉砂池(分两组设2池，型号旋流式沉砂池Ⅱ7)，采用气提排砂，在排砂之前有一气洗过程，这使得排出的砂含有机物较少，有利于污水的后续生物处理及泥砂的处置。
3.3 初沉池
初沉池是作为二级污水处理厂的预处理构筑物设再生物处理构筑物的前面。处理的对象是悬浮物质（SS约可去除40%～55％以上），同时也可去除部分BOD5（约占总BOD5的25％～40％，主要是非溶解性BOD），以改善生物处理构筑物的运行条件并降低其BOD负荷。初沉池按池内水流方向的不同，可分为平流式沉淀池、竖流式沉淀池和辐流式沉淀池。
本设计采用了成本较低，运行较好的平流式沉淀池，该池施工简易，对冲击负荷和温度变化的适应能力较强。
3.4 生物化反应池
A2/O工艺是Anaorobic-Anoxic-Oxic的英文缩写，它是厌氧－缺氧－好氧生物脱氮除磷工艺的简称，A2/O工艺于70年代由美国专家在厌氧－好氧除磷工艺（A/O）的基础上开发出来的，该工艺同时具有脱氮除磷的功能，可以针对现今污水特点（水体富营养化）进行有效处理。
该工艺在厌氧－好氧除磷工艺（A/O）中加入缺氧池，将好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端，以达到硝化脱氮的目的。
A2/O工艺流程图如图2.2所示：

图2.2 A2/O工艺流程图
在厌氧池中，原污水及同步进入的从二沉池的混合液回流的含磷污泥的注入，本段主要功能为释放磷，使污水中P的浓度升高，溶解性有机物被微生物细胞吸收而使污水中BOD浓度下降；别外，NH3-－N，因细胞的合成而被去除一部分，使污水中NH3-－N浓度下降，但NO3-－N含量没有变化。
在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将回流混合液中带入的大量NO3-－N和NO2-－N还原为N2释放至空气，因此BOD5浓度下降，NO3-－N浓度大幅度下降，而磷的变化很小。
在好氧池中，有机物被微生物生化降解，而继续下降，有机氮被氨化继而被硝化，使NH3-－N浓度显著下降，但随着硝化过程使NO3-－N浓度增加，P随着聚磷菌的过量摄取，也比较快的速度下降。
脱氮过程是各种形态的氮转化为N2从水中脱除的过程。在好氧池中，污泥中的有机氮被细菌分解成氨，硝化作用使氨进一步转化为硝态氨（主要是依靠细菌水解氨化作用和依靠亚硝化菌与硝化菌的硝化作用）；在缺氧池中，硝态氨进行反硝化，硝态氨还原成N2逸出（主要是依靠反硝化菌的反硝化作用）。
除磷过程是使水中的磷转移到活性污泥或生物膜上，而后通过排泥或旁路工艺加以去除。在厌氧池中，使含磷化合物成溶解性磷，聚磷细菌释放出积储的磷酸盐；在好氧池中聚磷细菌大量吸收并积储溶解性磷化物中的磷合成ATP与聚磷酸盐，而这一过程是依靠好氧菌——聚磷细菌。
整个工艺的关键在于混合液回流，由于回流液中的大量硝酸盐回流到缺氧池后，可以从原污水得到充足的有机物，使反硝化脱氮得以充分进行，有利于降低出水的硝酸氮，同时也可以解决利用微生物的内源代谢物质作为碳源的碳源不足问题，改善出水水质。
所以，A2O工艺由于不同环境条件，不同功能的微生物群落的有机配合，加之厌氧、缺氧条件下，部分不可生物降解的有机物（CODNB）能被开环或断链，使得N、P、有机碳被同时去除，并提高对CODNB的去除效果。它可以同时完成有机物的去除，硝化脱氮、磷的过量摄取而被去除等功能，脱氮的前提是NH3－－N应完全硝化，好氧池能完成这一功能，缺氧池则完成脱氮功能。厌氧池和好氧池联合完成除磷功能。
3.5 二沉池
二沉池在二级处理中，在生物反应池构筑物的后面，在活性污泥工艺中，用于沉淀分离活性污泥并提供污泥回流。二沉池与初沉池相似，按池内水流方向的不同，同样可分为平流式沉淀池、竖流式沉淀池和辐流式沉淀池。
本设计采用辐流式沉淀池。其特点有：运行好，较好管理。
3.6 浓缩池
浓缩池的作用是用于降低要经稳定、脱水处置过程或投弃的污泥的体积。污泥浓缩后污泥增稠，污泥的含水率降低，污泥的体积大幅度地降低，从而可以大大降低其他工程措施的投资。污泥浓缩的方法分为重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩等。
本设计针对污泥量大、节省运行成本，采用了重力浓缩方法，重力浓缩具有以下几个优点：①贮存污泥能力高；②操作要求不高；③运行费用少，尤其是电耗。缺点：①占地面积大；②会产生臭气；③对于某些污泥作用
第三章 参考文献
1、崔玉川.马志毅等人主编《废水处理工艺设计计算》 水利电力出版社
2、史惠祥 主编 《实用环境工程手册》 化学工业出版社
3、高延耀 主编 《水污染控制工程》（第三版） 高等教育出版社
4、张自杰 主编 《排水工程》（下册） 中国建筑工业出版社
5、曾科 主编 《污水处理厂设计与运行》 化学工业出版社
6、张东伟 主编 《城市污水回用深度处理设施设计计算》 化学工业出版
7 柴晓利 主编 《环境工程专业毕业设计指南》 化学工业出版社
8 蒋文举 主编 《污水处理厂实习培训教程》 化学工业出版社